一、激光击穿大气等离子体的光谱实验研究（论文文献综述）
孙冉[1]（2021）在《激光诱导击穿光谱增强特性及定量分析研究》文中指出激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）技术是一种利用发射光谱对物质进行定性定量分析的技术。由于传统LIBS技术存在检测灵敏度低,谱线背景噪声高等缺点,影响物质检测的准确度和精度,研究发现通过增强光谱能够有效改善LIBS技术的这些缺陷。针对LIBS技术增强光谱信号,提升检测精度的需求,本文采用了腔体约束LIBS（cavity confinement LIBS,CCLIBS）,平面镜结合纳米增强LIBS（plane mirror and nanoparticle enhanced LIBS,PM+NELIBS）两种方法,研究了传统LIBS和增强LIBS下的等离子体参数和定量分析精度的变化。将直径为5mm和6mm,高度为1-5mm的塑料和铝两种材料的圆柱腔体固定在黄铜样品表面,计算了Cu I 515.32nm特征谱线的增强因子和信背比并分析了等离子体电子温度和电子密度的时间演化特性。实验结果表明高度4mm、直径5mm的铝约束腔为最优腔体,此时增强效果最明显,增强因子达到28.29,信背比达到44.03。此外电子温度和电子密度在1μs时达到最大值,分别为7748.10K和5.44368×1015cm-3。使用不同粒径（10nm,20nm,30nm,40nm）的纳米金粒子涂敷在不锈钢样品表面,确定了最佳增强光谱粒径为20nm。将3块平面镜与20nm金粒子结合应用于激光烧蚀不锈钢样品,比较了在LIBS,PMLIBS,NELIBS,PM+NELIBS四种情况下的增强因子和信背比的变化。实验结果表明在PM+NELIBS时,增强因子和信背比均达到最大值,分别为2.98和10.04。在传统LIBS,Al CCLIBS,PM+NELIBS三种条件下对五种标准不锈钢样品进行激光诱导击穿,采用外标法和内标法构建了Ni元素的定标模型,并分析了合金样品中元素的检出限。实验结果表明在PM+NELIBS情况下使用内标法时定标模型准确度和稳定性最高,R2达到0.996,RMSEP仅为0.0746。同时Ni元素检出限达到最小值3.505μg/g。
韩艳丽[2]（2021）在《基于激光诱导击穿光谱技术的水中重金属元素铜和铬检测分析》文中提出激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术具有快速、多元、原位等优势,已成为物质检测分析的重要手段。但因液相基质形态的特殊性,LIBS技术直接应用于水体重金属元素检测时,伴随气泡产生、液面波动、等离子体淬灭等问题,致使检测效果不理想,定量分析的灵敏度较低。为了解决上述问题,本文首次采用了明胶水凝胶固化方法（即将明胶与待测溶液混合并通过加热、搅拌、老化等操作制成凝胶状固体）和循环薄层流法（即利用自制循环薄层流装置将静止溶液转化为稳定流速的薄液层）辅助LIBS检测水体中铜和铬元素。主要研究内容及成果如下:（1）研究了激光诱导击穿明胶硫酸铜凝胶样品的光谱特性。研究发现,铜特征谱线强度随明胶质量分数的增加,而先增大后减小,最佳明胶质量分数为2.5%。明胶水凝胶固化方法比直接检测静止溶液的LIBS光谱具有更高的灵敏度和谱线强度,谱线Cu I 324.75nm、Cu I 327.40nm光谱强度增强了2.62、2.11倍。（2）定量分析了不同激光能量下明胶硫酸铜凝胶样品中铜元素的检测限。研究结果表明,在不同激光能量（100m J、80m J、60m J）下,均能获得较低的检测限,且随激光能量的升高的线性拟合效果改善和检测限降低,其中激光能量为100m J时,Cu I 324.75nm的性拟合系数R2为0.999,检测限为0.30mg/L,可达富集方法的检测水平。（3）研究了激光诱导击穿明胶硝酸铬凝胶样品的光谱特性。研究发现,铬特征谱线信背比随激光能量的增加,而呈先增大后减小的变化趋势,最佳的激光能量为140m J。在最佳激光能量作用下,明胶水凝胶固化方法比直接检测静止硝酸铬溶液的LIBS光谱具有更高的谱线强度和分辨率。相较于直接采集静止硝酸铬溶液的方法,明胶水凝胶固化方法可以激发出未被激发谱线Cr I 427.48nm和Cr I 428.97nm,谱线Cr I 425.43nm的光谱强度增强了2.39倍,半高宽缩窄至直接采集静止硝酸铬溶液的82.78%。（4）定量分析了明胶硝酸铬凝胶样品中铬元素的检测限。在优化实验条件下（激光能量140m J）,铬元素校准曲线的线性拟合系数达0.9994,检测限达1.05mg/L。（5）研究了激光诱导击穿循环薄层流的光谱特性。研究结果表明,铜和铬元素光谱强度,随激光能量的增加先增加后降低,铜元素的最佳击穿激光能量为260m J,铬元素220m J。铜元素的最佳采集延时为2.9μs,铬元素3.4μs。光谱的净信号强度随水流速度的增加而降低,适当降低水流速度对激光诱导循环薄层流等离子体光谱具有增强作用。
吴霄[3]（2020）在《光纤端面出射纳秒脉冲激光驱动微球的机理与实验研究》文中提出脉冲激光推进是一种先进的推进概念,由于可广泛应用于各种领域而受到广泛关注。与传统的化学推进等推进技术相比,脉冲激光推进具有比冲大、负载比大等优势且推进过程中具有安全性和环保性。脉冲激光推进技术在微型卫星发射、卫星姿态调整、轨道碎片清除和目标表面杂质粒子的激光清洗等领域具有重要的应用价值。除此之外,随着科技的不断发展,对电子器件的集成化、微型化的要求日益增加,研究由宏观逐渐转向微观领域。当脉冲激光通过透镜直接聚焦于靶材推进时,由于光斑直径较大且聚焦点处能量较高。在推进过程中可能会对靶材造成损伤。同时,对于微米量级靶材的推进,空间光路的调节不够灵活。本文利用光纤耦合脉冲激光的方法推进微米量级微球,有效减小了光斑直径,降低作用在微球上的激光能量。此外,光纤具有较好的柔韧性,可以灵活操作微纳量级靶材的激光推进。首先,利用高速CCD图像拍摄和光谱采集的方法证明了光纤端面处空气等离子体的形成。记录不同脉冲激光能量下光纤端面等离子体图像及其光谱。分析了激光诱导形成的等离子体形貌和特征参数变化。此外,通过理论仿真分析了等离子体冲击波的传播特性,包括冲击波的传播速度与传播时间的关系以及冲击波压力和强度随激光能量的变化规律。然后,通过实验研究等离子体冲击波与微球之间的相互作用,分析了激光能量对微球运动状态的影响。发现微球的推进效率与能量密度具有较强相关性。研究了不同材质微球（金属不锈钢、聚苯乙烯）对推进效率的影响。由于脉冲激光能量的分配导致微球获得的能量不同,不同材质微球的推进效率不同。相比而言,金属不锈钢微球的推进效率高于有机透明聚苯乙烯微球。同时,实验研究光纤端面与微球之间的距离S对微球推进效率的影响。与理论仿真分析进行比对,证明了微球的推进实验与冲击波的特性具有强烈的相关性。此外,分析了微球的运动模式,包括滑动、滚动和跳动模式。
付彩龙[4]（2020）在《脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料等离子体动力学和发射光谱数值模拟》文中认为磁约束核聚变是实现聚变能的主要途径,是解决人类能源和环境双重危机的最佳途径之一。然而,在托卡马克装置中,由于等离子体不稳定和粒子碰撞,磁场不能完全阻止等离子体热流和高能粒子流的横向输运,这导致了等离子体与托卡马克第一壁材料的相互作用（Plasma Wall Interaction,PWI）,发生第一壁侵蚀、杂质产生、燃料滞留和再沉积等问题。由于托卡马克装置的极端工作条件,开展等离子体与壁材料相互作用诊断研究,对第一壁材料的选取和未来的聚变堆装置寿命及安全运行都有着极为重要的意义。激光诱导击穿光谱（LaserInduced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术被认为是等离子体与材料相互作用中元素诊断的重要工具,并已经在“东方超环”（Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST）装置中在线应用。近年来,各国在直线等离子体装置上的LIBS实验研究也取得了不同程度的进展。激光烧蚀等离子体参数决定着LIBS的关键物理过程,等离子体尺度小、时间短以及高温高压的极端条件,使得传统的诊断方法无法获得激光烧蚀等离子体的详细参数。尤其是等离子体演化的早期阶段,特征谱线淹没在轫致辐射谱线中,提高了实际测量的难度,对LIBS定量分析精度影响很大。因此需要通过建立合理的数值模型,为激光烧蚀托卡马克高Z壁材料过程中等离子体动力学以及发射光谱提供详细参数,在优化LIBS实验技术的同时,还能更深入地理解激光与材料相互作用的机理。目前存在多种激光烧蚀等离子体的模型,但大多数模型描述的物理过程不全面,或侧重于对材料的烧蚀,或侧重于对等离子体羽辉的描述。而利用激光烧蚀等离子体模型针对托卡马克高Z壁材料的研究相对较少。尤其是在大型聚变装置上,激光烧蚀等离子体的模型主要集中在高能激光打靶惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion,ICF）的相关领域,与LIBS相关的激光烧蚀第一壁高Z材料的等离子体动力学及发射光谱的数值模拟研究工作极为匮乏。因此,本文针对EAST第一壁诊断的重要需求,通过建立合理的理论数值模型,为激光烧蚀托卡马克壁材料过程中等离子体动力学以及发射光谱提供详细参数,从而更深入地理解激光与高Z材料相互作用的物理机理。具体研究内容如下:第二章,建立了真空条件下纳秒脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料的一维流体动力学以及发射光谱模型。该模型综合考虑了激光烧蚀靶材的相变、等离子体羽辉的动力学演化、等离子体局域热平衡（LTE）、等离子体屏蔽效应以及等离子体发射光谱等物理过程,利用有限差分法、流体力学的黎曼解法和牛顿迭代法等数值算法,使用C++语言进行了编程。第三章,利用所建立的单脉冲模型,进行了激光烧蚀托卡马克高Z壁材料钼（Mo）和钨（W）等离子体动力学以及发射光谱的数值模拟。首先,计算了激光烧蚀Mo等离子体屏蔽效应随激光功率密度的变化规律、Mo等离子体羽辉的主要参数（粒子数密度、速度和温度）、Mo原子谱线的时间演化,并与实验数据进行了比较分析。然后,研究了激光烧蚀W等离子体温度与W等离子体轫致辐射强度的关系、W原子谱线和一价离子谱线的时间演化以及W等离子体轫致辐射的时间演化,并与实验数据进行了比较分析。最后,将不同功率密度下W等离子体与Mo等离子体的密度、温度以及速度进行了对比。第四章,在单脉冲模型的基础上,建立了真空条件下双脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料的一维流体动力学以及发射光谱模型。考虑了两个脉宽同为纳秒量级的高斯型的脉冲激光,对于连续脉冲（双脉冲间隔小于激光脉宽）的情况,边界条件与单脉冲模型相同;而对于非连续脉冲（双脉冲间隔大于激光脉宽）的情况,需要将Knudsen层作为边界条件。针对双脉冲的不同时间间隔,以及不同的激光功率密度,讨论了第二束脉冲激光能量在等离子体与靶材中的耦合过程。对于非连续和连续的双脉冲烧蚀托卡马克高Z壁材料模型,均考虑了等离子体中冲击波的形成,利用守恒型差分格式,流体力学的黎曼解法,捕捉两个等离子体相互作用过程中形成的冲击波。第五章,利用所建立的双脉冲模型,进行了双脉冲间隔分别为50ns和100ns情况下激光烧蚀EAST壁材料Mo和W等离子体动力学以及发射光谱的数值模拟。首先,计算了双脉冲条件下W等离子体的参数（粒子数密度、速度和温度）、W等离子体屏蔽效应、W等离子体发射光谱。然后,计算了双脉冲和单脉冲情况下Mo等离子体动力学对比、双脉冲情况下W等离子体与Mo等离子体的动力学对比以及不同功率密度对应Mo等离子体动力学演化。第六章,总结全文并对将来LIBS数值模拟研究工作进行了展望。
王莹[5]（2020）在《飞秒纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱》文中研究指明近年来,激光诱导击穿光谱技术（LIBS）作为一种非常有应用前景的元素分析技术出现在人们的视线中,并飞速发展。它的原理是将高能激光脉冲聚焦到样品表面产生等离子体,通过光谱来分析自发光等离子体的谱线发射,从而推断出其元素组成。与其他传统分析方法（例如,X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等）相比,LIBS具有许多优势,包括可以检测多状态的样品（气体、液体和固体）、同时进行多元素分析、几乎无损检测、对位感测、无需任何样品预处理和快速原位分析等。LIBS的独特优势可以使许多应用领域受益,包括环境、工业、地质、艺术、医学和核安全等。可见,关于LIBS技术的研究对于人们的生产生活来说,具有重大的意义。为了更好的发展LIBS技术,大多数研究人员已将注意力转移到增强LIBS的谱线强度、提高LIBS的分析准确度和精确度上。如今,研究者们提出了多种不同的方法,例如双脉冲的LIBS、共振激发的LIBS、飞秒激光的LIBS、纳米粒子增强的LIBS和空间约束的LIBS等。其中双脉冲LIBS方案在远程探测中表现出独特的优势,长距离的影响使得收集到的光谱信号相对较弱,那么如何去提高LIBS的远程探测能力,很少有研究者会关注到这一点,甚至大多数研究者们仅仅只关注于增强等离子体光谱强度、提高探测的灵敏度和稳定性、降低检测限、改善信噪比和信背比等单一问题,忽视了LIBS技术研究的最大意义在于它的应用。而提高LIBS远程探测能力是加强LIBS应用的重要基础,当前解决方案是采用飞秒纳秒共轴的双脉冲技术,实现远程激发待测样品产生等离子体光谱,提高相应等离子体的光谱强度。也就是说,本论文的研究内容建立在发展应用的基础上去提高等离子体光谱强度和提高探测灵敏度等。本论文的重点内容如下:1、研究者前期的一些研究工作:空间约束LIBS、预加热LIBS以及样品表面与焦点距离对LIBS的影响等,清楚的表明它们可以增强光谱的发射强度,但相比于飞秒纳秒共轴的双脉冲LIBS,这些方法使用到的纳秒双脉冲LIBS不足以在远程探测方面增强光谱强度。通过这样的对比,可以为后面的工作提供充分的研究背景。2、重点提出了飞秒纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱技术的方案,通过对半导体材料（硅）、金属材料（Cu）以及有机材料（PMMA）中典型物质的探测来论述飞秒纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱技术对于其缺点的改善。并能够在拓宽实际应用的基础上增强光谱强度、灵敏度以及信背比,可见,关于这项工作的研究具有十分重大的意义。综上所述,本论文的创新之处体现在飞秒+纳秒共轴的双脉冲LIBS在实际应用（远程探测）上不仅有提高,还在光谱信号增强上起到很大的效果。这种方案对于实践应用和实践增强上具有很大的指导意义。
刘家合[6]（2020）在《压强对纳秒激光诱导空气等离子体光谱特性的影响》文中研究说明随着人类对未知的探索,在不同环境下开展物质探测难以避免,外太空或高海拔地区的物质分析检测,成为了人们亟需解决的问题。激光诱导击穿光谱技术作为一种非接触、实时且无损的检测手段,被广泛应用于各种极端环境下的物质分析检测中。而环境气体压强对激光诱导等离子体特性有重要影响,所以开展压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响研究是很有必要的,本文基于激光诱导等离子体,获得了空气等离子体光谱及羽体的特性,同时改变环境压强,开展了压强对空气等离子体特性的影响研究。首先我们搭建了激光诱导等离子体实验系统,对影响空气等离子体产生阈值的因素进行分析,获得激光诱导空气等离子体的最佳条件。在获得了稳定且可探测的空气等离子体的基础上,搭建光谱采集系统与羽体采集系统,对空气等离子体光谱及羽体进行采集分析,同时对影响空气等离子体发射光谱和羽体的条件进行探究,找出最适宜的实验条件。最后改变环境压强,探究压强对空气等离子体光谱特性和羽体特性的影响。研究结果表明:在10-100 k Pa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别。空气等离子体羽体的形状与大小随压强变化而改变,且羽体核心的位置随气体压强的变化有较大差异。研究结果对研究可为不同海拔高度的激光诱导空气等离子体特性提供重要实验基础,为今后激光大气传输、大气组成分析有重要的技术支持。
马彦明[7]（2020）在《脉冲激光诱导铝等离子体的近红外光谱特性研究》文中指出激光诱导产生的等离子体是一种重要的电磁波辐射源,其辐射范围包括极紫外、紫外、可见、红外、太赫兹直至微波波段。激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS）就是依托这种光谱辐射源而发展起来的一种技术,这种技术可以分析固体、液体和气体样品的元素成分以及含量。LIBS技术已经广泛应用于工业生产、食品安全、环境保护、材料分析、考古文物、太空探测等领域。随着激光器及光谱探测仪技术的不断发展,LIBS技术也得到了很大的进步。但是传统LIBS技术仍然有待于补充、优化,因此,进行红外波段的光谱研究是十分必要的。本文以铝材料为实验靶材,通过搭建实验装置进行了单脉冲以及双脉冲激光诱导击穿红外光谱实验,主要包括以下内容:（1）通过搭建单脉冲实验装置,深入分析了不同实验参数（脉冲激光能量、气体压强、激光波长、聚焦透镜到靶材表面的距离）对等离子体红外辐射特性的影响。实验结果表明,单独改变任一实验参数都会对等离子体的红外光谱产生影响,并且不同的实验参数对实验结果的影响机理也不尽相同。我们还进行了改变聚焦透镜到靶材表面的距离的等离子体形态变化实验,对实验结果进行进一步探讨。（2）搭建了双脉冲激光诱导等离子体红外辐射的实验装置,利用1064nm和532nm波长的纳秒脉冲激光进行实验。实验结果发现,在不同压强条件下,双脉冲光谱相对单脉冲光谱都有所增强,并且在大气压条件下增强效果最明显,增强了10.44倍。随后我们通过改变不同的实验参数（环境气体压强、脉冲间延时、脉冲间能量配置关系）,研究了双脉冲激光诱导等离子体红外光谱的特性变化。最后对实验结果进行了总结,对后续工作进行了展望。
袁汝俊[8]（2020）在《面向火星应用的远程LIBS及Raman探测技术研究》文中指出随着下一个火星探测时间窗口的到来,中国将于2020年实施“天问一号”火星探测计划,其上将搭载基于激光诱导击穿光谱技术的火星表面物质成分探测仪——Mar SCo De。为了保证我国火星表面物质分析仪在轨数据的准确性和可解译性,本论文结合Mar SCo De仪器探测中面临的若干实际应用问题,为中国2020火星探测工程提供理论和技术支持。此外,我们还对基于远程LIBS-Raman技术的火星表面物质成分分析等相关的关键技术进行了深入研究,为后续的火星表面物质成分分析技术的发展和应用提供研究经验和方法支撑。本论文的主要研究内容如下:针对Mar SCo De载荷的工作原理、生存问题和科学目标等基本情况,本论文对Mar SCo De在仪器定标和在轨校正两个方面进行了探讨。使用经定标的标准元素灯和标准辐射灯在实验室环境中分别对Mar SCo De仪器进行光谱定标、辐射定标等基准标定。为了应对在轨应用中出现的仪器漂移和响应变化等问题,提出了一种粒子群优化自动光谱在轨波长校正算法,并创新性地设计了一种适应度评价方法。实验测试结果证明了该校正方法可以有效提高波长校正的效率,评价方法可以精准评价光谱定标的准确度,最终得到的谱线误差低于该仪器三通道光谱仪的光谱分辨率一个数量级以上,符合该设备火星在轨应用条件。针对火星Mar SCo De仪器如何有效分析未知样品成分的问题,本文重点研究了基于Mar SCo De的LIBS和VIS-SWIR光谱数据来建立地面数据库以及数据反演方法的问题。一方面,通过建立定性光谱数据库、各氧化物的定量分析数据库实现对火星表面物质的准确分析。另一方面,基于Mar SCo De的红外光谱数据实现对矿物亚类的判定,之后通过结合LIBS建立亚类矿物的分析数据库实现对矿物成分含量更精准的定量分析。通过建立橄榄石中各个端元和氧化物含量的分析模型,验证了这两种光谱的融合分析可以有效提高定量分析的准确性。最终结果表明该分析方法可以有效结合LIBS和红外光谱的特点,实现Mar SCo De对火星表面物质元素组成和矿物信息的准确分析。上述研究为基于Mar SCo De进行在轨矿物精准分析提供了有效的分析方法。针对单独使用LIBS或Raman技术对火星表面物质分析不准确的问题,本文开展了火星上LIBS和Raman联用技术的研究。首先,对探测所涉及的物理原理、科学意义和科学装置等内容进行详细讨论。进一步基于已有研究基础,分别搭建了一套火星环境模拟系统和一套远程LIBS-Raman联用测试系统,实现了地面分析方法验证和数据库建立等工作,并对该实验系统的详细工作原理和重点参数进行了分析,为我国后续针对火星表面物质分析的光谱探测方法提供地面实验基础。本文还主要研究了基于模拟火星大气环境下,使用LIBS和Raman光谱对典型矿物成分的互补分析能力的验证。实验中,利用真实搭建的远程LIBS-Raman联用系统和火星环境模拟系统,选取八种典型样品,分别对元素和分子特性上的差异进行对比研究。最终的测试结果表明,此系统可以有效利用LIBS、Raman技术的优势,可实现元素、分子信息上的综合探测。基于此装置,后续可针对火星表面矿物种类、可能存在的生物分子及卤水特性等建立有价值的光谱数据库。
侯佳佳[9]（2020）在《自吸收免疫激光诱导击穿光谱理论与技术研究》文中研究表明激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）是一种新兴的由激光激发的发射光谱分析技术:通过高能量脉冲激光与被测物质作用后生成瞬态等离子体,然后对等离子体辐射光谱中的原子、离子或分子基特征谱线进行识别和处理,实现对被测物质组成元素的定性与定量分析和检测。LIBS技术具有分析速度快、多元素同时检测、无需样品制备、实时在线、无接触远程测量等优点,在工业生产、环境检测、生物医药等领域已实现了有效的应用。LIBS技术对物质成分及元素含量的分析依赖于等离子体辐射光谱的波长与强度,即波长表征被测样品的元素组成,强度通过定标后决定各组分的含量。但在实际应用中,由于高能量脉冲激光烧蚀样品生成的等离子体是具有一定光学尺寸的体光源,其内部自发辐射产生的光子在向外传播时,会被传播路径上与产生辐射同一类的原子或离子吸收,这个现象就是自吸收（self-absorption effect,SA）效应。该效应不仅降低了被测样品谱线的真实强度,增加了谱线宽度,也会使定标结果饱和,最终影响到定量分析的精度和检测限。如果等离子体均匀并且光学尺寸很小,向外传播的光辐射经过等离子体时,衰减或散射的情况不明显,则可以认为该等离子体近似为光学薄状态,相应的自吸收效应可以忽略,可实现理想的LIBS技术的分析精度和检测限。实际应用中的多数情况尤其是实时在线条件下,样品厚度不均匀,激光与被测样品相互作用机制的复杂性以及等离子体演化的快速性、不均匀性使得自吸收效应非常复杂,对检测结果的准确性带来很大的影响,直接影响了生产过程中的质量控制。目前,虽已有不少理论模型和实验测量等工作涉及对自吸收的机理和过程的解释,也有许多学者提出了多种对自吸收的校正或消除的方法,但是这些解释及方法均存在一定的局限性。因此,进一步研究自吸收效应的物理机理,通过理论探索和技术进步发展更通用、更可靠的LIBS测量中的自吸收免疫技术,对于提高LIBS的定量分析精度和准确性,促进其在工业生产、环境检测等领域中的应用,具有重要的现实意义。本文围绕LIBS测量中自吸收免疫的关键科学和技术问题,主要从以下两方面开展了研究:一、自吸收理论研究,包括自吸收产生和演化的物理机理,自吸收与等离子体辐射谱线参数、等离子体特征参数之间的定量关系;二、自吸收免疫技术研究,发展了自吸收免疫激光诱导击穿光谱（self-absorption-free laser-induced breakdown spectroscopy,SAF-LIBS）理论与技术,并对其定量分析性能做了评估。本论文的主要内容包括:1.综述了激光诱导击穿光谱的发展历史、研究现状、基本原理和应用瓶颈;重点分析了自吸收效应的产生原因、不利影响、研究现状及现有的消除方法。2.深入探索了激光诱导等离子体中自吸收效应产生和演化的物理机理,通过研究等离子体内部辐射的发射和吸收过程,获得了自吸收与相应跃迁的谱线参数及等离子体特征参数间的定量关系。利用该定量关系,结合双波长差分成像技术和Abel反演理论,得到等离子体辐射谱线自吸收程度的量化评估方法,并对铝等离子体和铜等离子体内的自吸收效应的演化及量化进行了实验上的研究,发现自吸收与谱线跃迁概率、上能级简并度、中心波长、粒子数密度及吸收路径长度呈正相关关系,与下能级呈负相关关系。当下能级处于基态时,自吸收随电子温度的降低而增大;当下能级处于相对较高的激发态时,自吸收随电子温度的降低而减小。提出了通过量化谱线自吸收来表征激光诱导等离子体特征参数的方法,通过分析谱线宽度,计算出对应的自吸收程度,以此推导出等离子体的电子温度、元素含量比及发射源粒子的绝对数密度等参数。通过铝锂合金的实验验证,等离子体的平均电子温度为0.965eV,与经过自吸收校正后得到的电子温度0.990 eV基本一致,元素相对含量比wMg/wAl为0.0171,与样品标称计算值0.0168基本一致,表明该自吸收量化法可被用于实际定量分析和等离子体的特性诊断。3.发展了SAF-LIBS定量分析理论与技术。通过将测量光谱中分析元素的双线强度比值和理论值进行对比,确定出等离子体处于光学薄的最佳时间窗口,进而直接获取准光学薄态的发射谱线,该方法既不会产生由于建模带来的误差,也无需引入额外装置。通过评估Boltzmann平面的线性相关系数,比较不同延时下的自吸收程度,证明了SAF-LIBS获得的等离子体处于准光学薄态。实验结果显示,SAF-LIBS技术对于Al元素定标的线性相关系数为0.98,远大于传统LIBS定标下的0.86,分析误差从传统的1.2%下降到0.13%,测量精度改善了近一个数量级,且该技术对Al元素的最大可检测含量为19.5%,最低激光单脉冲能量需大于21 mJ。4.发展了共振/非共振双线SAF-LIBS技术。结合高灵敏共振线和宽响应非共振线,有效的扩展了SAF-LIBS对于元素含量的分析范围。验证实验方案为,对Cu含量在0.01-0.05%、0.1-1%、3-30%范围内的样品,首先利用传统LIBS方法对该元素进行单变量定标,然后再利用共振/非共振双线SAF-LIBS构建线性的分段定标曲线,当分析待测样品时,可以通过LIBS定标确定其大致含量范围,接着通过SAF-LIBS对应分段的定标方程对元素含量进行精确求解。实验结果显示,分段定标曲线的每个分段线性相关系数都高于0.99,对Cu含量为0.25%和10%样品的定量分析误差是0.01%及0.1%,Cu元素的最小检测限为1.35×10-4%,最大探测含量为50.7%。5.提出了适用于SAF-LIBS的快速谱线选择准则。在等离子体均匀、处于局部热平衡且面密度为常量的假设下,理论证明了双线强度比值的单调性演化趋势,并用Al元素和Cu元素进行了实验验证。由此推导出SAF-LIBS快速谱线选择准则:当元素含量最高的边界样品的等离子体在演化初期和末期测量得到的双线强度比值位于理论值的两侧时,所选双线才能在等离子体演化过程中达到准光学薄态并适用于SAF-LIBS测量分析。本文的创新之处包括:原理创新:1.通过对自吸收效应产生和演化的物理机理及其与跃迁谱线参数、等离子体特征参数之间的定量关系分析,结合双波长差分成像技术和Abel反演理论,实现了等离子体辐射谱线自吸收程度的量化表征;2.通过对光学薄等离子体判据及双线强度比值演化趋势的理论研究,提出了自吸收免疫激光诱导击穿光谱（SAF-LIBS）理论及谱线快速选取准则。技术创新:1.提出了自吸收量化表征等离子体特征参数的方法,通过评估谱线自吸收程度,推导出电子温度、元素含量比及发射源粒子的绝对数密度等特征参数。2.发展了自吸收免疫激光诱导击穿光谱（SAF-LIBS）定量分析技术,通过对比分析元素测量光谱中双线强度比值和理论值来确定等离子体处于光学薄的最佳时间窗口,进而得到不受自吸收影响的准光学薄谱线。3.发展了共振/非共振双线的SAF-LIBS定量分析技术,通过结合共振和非共振谱线,大幅扩展元素含量的分析范围。
王广谦[10]（2020）在《遥测LIBS系统中样品位置波动对光谱特征参数影响的研究》文中认为激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术作为一种新兴的物质分析方法,由其独特的无需样品预处理、无接触、多成分同时检测、实时在线测量等特性广泛应用于各种领域。高能量脉冲激光聚焦样品表面产生等离子体,等离子体遇冷辐射出元素特征光谱,通过对光谱进行分析实现元素的定性和定量检测。随着激光器、光谱仪、光学系统等仪器设备的发展,LIBS系统在远距离物质探测应用中越来越广泛,在现场实际测量中,由于周围环境、样品尺寸、样品状态等因素使得在LIBS远距离检测中存在样品位置抖动,改变了透镜到样品之间的距离。为了探索远距离检测中样品位置波动对典型光谱特征参数的影响,以及一定样品距离下允许样品位置波动的具体范围。本文搭载了包含共轴Schwarzschild望远镜在内的遥测LIBS光学系统,导轨位置取固定值时,用样品位置的移动来模拟检测现场物料表面位置的波动,研究典型光谱特征参数、光谱重复性、光谱相似度等参数随样品距离增加的变化趋势。主要内容如下:1、搭载了包含共轴Schwarzschild望远镜在内的遥测LIBS光学系统,望远镜中精密电控平移台的可移动范围即导轨位置变动范围为0-16mm,从最左侧0mm开始增加导轨位置,步长为1mm。采集每个样品距离下的光谱强度,样品距离每次增加1cm。当前系统聚焦范围为1.9-4.1m。2、根据采集到的原始光谱数据,经处理之后得出一定导轨位置下光谱特征参数随样品距离增加的变化趋势。以导轨位置分别在4mm和12mm处系统的检测结果为例进行分析,给出了LIBS谱线发射强度、元素特征谱线强度和等离子体温度与样品距离的关系曲线,并结合物理机制分析了特征参数变化现象产生的原因。3、计算得到一定样品位置下采集到的光谱数据的相对标准偏差,进而研究了实验光谱的重复性和稳定性;此外借助于相关系数法求得光谱相似度,在一定导轨位置下,一定样品距离对应的光谱相似度均在0.95以上。由光谱相似度在一定范围内的稳定性,求得一定样品距离下样品位置波动允差具体值,最后拟合出整个样品聚焦范围内样品距离与样品位置波动允差的相关曲线。在光谱相似度为0.99的情况下,样品位置波动允差的范围在70mm-220mm区间内。LIBS远距离检测中样品位置波动对典型光谱特征参数影响的研究,有助于遥测LIBS光学系统的设计。一定样品距离下,样品位置波动允差的确定,提高了光谱定性和定量分析的精确度。
二、激光击穿大气等离子体的光谱实验研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、激光击穿大气等离子体的光谱实验研究（论文提纲范文）
（1）激光诱导击穿光谱增强特性及定量分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 激光诱导击穿光谱技术简介 |
| 1.2.1 激光诱导击穿光谱技术的原理 |
| 1.2.2 激光诱导击穿光谱技术国内外研究进展 |
| 1.3 激光诱导击穿光谱技术的优缺点 |
| 1.3.1 激光诱导击穿光谱技术的优点 |
| 1.3.2 激光诱导击穿光谱技术的缺点 |
| 1.4 激光诱导击穿光谱增强技术研究现状 |
| 1.4.1 双脉冲增强 |
| 1.4.2 磁场约束增强 |
| 1.4.3 空间约束增强 |
| 1.4.4 平面镜增强 |
| 1.4.5 纳米颗粒增强 |
| 1.5 本文主要研究内容与框架 |
| 2 激光诱导等离子体基础理论 |
| 2.1 激光诱导等离子体简介 |
| 2.1.1 等离子体定义 |
| 2.1.2 激光诱导等离子体产生过程 |
| 2.1.3 激光诱导等离子体的辐射机制 |
| 2.1.4 等离子体时间演化特性 |
| 2.2 激光诱导击穿等离子体的基本特征参数 |
| 2.2.1 增强因子 |
| 2.2.2 信背比 |
| 2.2.3 等离子体电子温度 |
| 2.2.4 等离子体电子密度 |
| 2.3 定量分析模型建立 |
| 2.3.1 外标法 |
| 2.3.2 内标法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 实验装置介绍及实验方案设计 |
| 3.1 硬件实验设备 |
| 3.2 软件实验平台 |
| 3.3 实验样品 |
| 3.3.1 合金样品 |
| 3.3.2 腔体约束 |
| 3.3.3 平面镜固定架的设计及制作 |
| 3.3.4 纳米金溶液 |
| 3.4 实验方案设计 |
| 3.4.1 腔体约束LIBS实验方案设计 |
| 3.4.2 平面镜结合纳米增强LIBS实验方案设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 激光诱导等离子体光谱增强特性研究 |
| 4.1 腔体约束LIBS等离子体特征参数分析 |
| 4.1.1 光谱强度随两种材料腔体高度的变化分析 |
| 4.1.2 光谱增强因子随两种材料腔体高度的变化分析 |
| 4.1.3 光谱信背比随两种材料腔体高度的变化分析 |
| 4.1.4 电子温度随采集延迟时间演化特性分析 |
| 4.1.5 电子密度随采集延迟时间演化特性分析 |
| 4.2 平面镜结合纳米增强LIBS等离子体特征参数分析 |
| 4.2.1 最佳平面镜数量的确定 |
| 4.2.2 最佳纳米金粒径的确定 |
| 4.2.3 平面镜结合纳米增强LIBS光谱强度分析 |
| 4.2.4 平面镜结合纳米增强LIBS增强因子分析 |
| 4.2.5 平面镜结合纳米增强LIBS信背比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 光谱增强方法对LIBS检测精度的影响 |
| 5.1 定量分析评价指标 |
| 5.2 不锈钢成分定量分析 |
| 5.2.1 外标法不锈钢定量分析 |
| 5.2.2 内标法不锈钢定量分析 |
| 5.2.3 Ni元素定量分析精度评价 |
| 5.3 合金元素检出限分析 |
| 5.3.1 元素检出限定性分析 |
| 5.3.2 元素检出限定量分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）基于激光诱导击穿光谱技术的水中重金属元素铜和铬检测分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 激光诱导击穿光谱技术简介 |
| 1.3 基于LIBS技术的水体重金属元素检测的研究进展 |
| 1.3.1 直接采集法 |
| 1.3.2 液固转换法 |
| 1.3.3 双脉冲重新激发法 |
| 1.4 论文主要工作 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 第2章 激光诱导击穿光谱原理及实验方法 |
| 2.1 激光诱导击穿等离子体特性简介 |
| 2.1.1 激光诱导等离子体的基本理论 |
| 2.1.2 激光等离子体局部热平衡模型 |
| 2.2 发射谱线的强度及其加宽 |
| 2.2.0 发射谱线强度 |
| 2.2.1 谱线的轮廓 |
| 2.2.2 谱线的物理宽度 |
| 2.2.3 影响谱线轮廓与宽度的因素 |
| 2.3 LIBS用于定量分析的理论基础 |
| 2.3.1 光谱分析定量分析的基本关系式 |
| 2.3.2 校准曲线法 |
| 2.4 LIBS检测系统 |
| 第3章 明胶水凝胶固化辅助LIBS水中铜、铬元素检测的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.3 明胶水凝胶样品的制备 |
| 3.3.1 明胶硫酸铜凝胶样品制备 |
| 3.3.2 明胶硝酸铬凝胶样品制备 |
| 3.4 明胶水凝胶固化辅助LIBS水中铜元素检测的实验研究 |
| 3.4.1 实验部分 |
| 3.4.2 分析线的选取 |
| 3.4.3 明胶浓度对光谱强度的影响 |
| 3.4.4 不同能量下铜元素的检测限 |
| 3.4.5 不同检测方法检测限对比分析 |
| 3.5 明胶水凝胶固化辅助LIBS水中铬元素检测的实验研究 |
| 3.5.1 实验部分 |
| 3.5.2 分析线的选取 |
| 3.5.3 展宽与线型 |
| 3.5.4 激光能量的影响 |
| 3.5.5 定量分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 薄层流系统辅助LIBS水体中铜、铬元素检测的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置及实验样品 |
| 4.2.1 自制循环薄层流系统 |
| 4.2.2 循环薄层流辅助LIBS检测系统 |
| 4.2.3 混合液体样品 |
| 4.3 分析的选取 |
| 4.4 激光能量的优化 |
| 4.4.1 铜特征谱线随能量变化情况 |
| 4.4.2 铬特征谱线随能量变化情况 |
| 4.5 延迟时间的优化 |
| 4.5.1 铜特征谱线随延迟时间变化情况 |
| 4.5.2 铬特征谱线随延迟时间变化情况 |
| 4.6 水流速度的优化 |
| 4.7 不同铬离子浓度的薄层流激光诱导击穿光谱信号 |
| 4.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）光纤端面出射纳秒脉冲激光驱动微球的机理与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光推进简介 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 激光推进的主要应用 |
| 1.3.1 脉冲激光推进微型卫星 |
| 1.3.2 脉冲激光清洗去除污染微粒 |
| 1.3.3 脉冲激光去除轨道碎片 |
| 1.4 论文主要内容及章节安排 |
| 第2章 激光推进的基本理论 |
| 2.1 靶材对脉冲激光能量的吸收 |
| 2.2 脉冲激光等离子体理论分析 |
| 2.2.1 脉冲激光等离子体形成机制 |
| 2.2.2 脉冲激光等离子体对激光能量的吸收 |
| 2.2.3 脉冲激光等离子体冲击波理论分析 |
| 2.3 脉冲激光等离子体特征参数 |
| 2.3.1 脉冲激光等离子体电子数密度 |
| 2.3.2 脉冲激光等离子体温度 |
| 2.4 脉冲激光等离子体冲击波特性 |
| 2.5 脉冲激光推进动量耦合系数 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 光纤端面等离子体和冲击波特性研究 |
| 3.1 主要实验仪器及材料 |
| 3.1.1 主要实验仪器 |
| 3.1.2 光纤端面能量仿真分析 |
| 3.2 光纤端面等离子体特性实验研究 |
| 3.2.1 主要实验方法 |
| 3.2.2 脉冲激光能量对等离子体膨胀影响 |
| 3.2.3 脉冲激光能量对等离子体特征参数影响 |
| 3.3 光纤端面等离子体冲击波传播特性仿真分析 |
| 3.3.1 冲击波传播速度分析 |
| 3.3.2 冲击波传播压力分析 |
| 3.3.3 冲击波传播强度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 脉冲激光驱动微球实验研究 |
| 4.1 主要实验方法 |
| 4.2 脉冲激光驱动金属微球实验研究 |
| 4.2.1 脉冲激光驱动金属微球可行性实验 |
| 4.2.2 脉冲激光能量对微球推进的影响 |
| 4.2.3 微球推进过程中激光能量的分配 |
| 4.3 微球推进过程中受力分析 |
| 4.4 微球特性对脉冲激光推进的影响 |
| 4.5 光纤端面与微球间距对微球推进的影响 |
| 4.6 微球运动模式分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料等离子体动力学和发射光谱数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 核聚变研究意义 |
| 1.1.1 能源与环境的双重危机 |
| 1.1.2 核聚变研究进展 |
| 1.1.3 中国磁约束核聚变研究进展 |
| 1.2 等离子体与托卡马克第一壁材料相互作用 |
| 1.3 等离子体与壁材料相互作用实验诊断方法 |
| 1.4 激光烧蚀等离子体模型研究进展 |
| 1.4.1 激光烧蚀靶材热传导模型 |
| 1.4.2 等离子体羽辉膨胀模型 |
| 1.4.3 等离子体局部热平衡模型 |
| 1.4.4 等离子体屏蔽理论研究 |
| 1.4.5 碰撞辐射模型 |
| 1.4.6 等离子体发射光谱模型 |
| 1.5 本文主要研究思路 |
| 2 激光烧蚀等离子体发射光谱物理模型 |
| 2.1 激光烧蚀靶材相变模型 |
| 2.1.1 靶材吸收激光能量过程 |
| 2.1.2 高斯型脉冲激光 |
| 2.1.3 靶材表面等离子体参数 |
| 2.1.4 热传导初始条件和边界条件 |
| 2.2 等离子体羽辉膨胀模型 |
| 2.3 等离子体局域热平衡 |
| 2.4 等离子体屏蔽效应 |
| 2.5 等离子体发射光谱 |
| 2.5.1 谱线展宽机制 |
| 2.5.2 等离子体辐射光谱线型模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 激光烧蚀托卡马克第一壁材料数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 EAST第一壁材料—钼 |
| 3.2.1 钼等离子体屏蔽 |
| 3.2.2 钼等离子体速度、温度、离子数密度 |
| 3.2.3 钼等离子体发射光谱 |
| 3.3 EAST/ITER偏滤器材料—钨 |
| 3.3.1 钨等离子体温度以及轫致辐射的时间演化 |
| 3.3.2 钨等离子体离子数密度的时间演化 |
| 3.3.3 钨等离子体发射光谱 |
| 3.4 单脉冲激光烧蚀W等离子体与Mo等离子体参数对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 共轴双脉冲激光烧蚀托卡马克壁材料发射光谱物理模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.2.1 共轴高斯型双脉冲激光 |
| 4.2.2 双脉冲激光烧蚀靶材相变过程 |
| 4.2.3 双脉冲等离子体羽辉膨胀 |
| 4.2.4 双脉冲等离子体屏蔽效应 |
| 4.3 双脉冲间隔时间对等离子体影响 |
| 4.3.1 连续双脉冲情况 |
| 4.3.2 非连续双脉冲情况 |
| 4.3.3 双脉冲等离子体中的冲击波 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 共轴双脉冲激光烧蚀托卡马克壁材料发射光谱数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 共轴双脉冲激光烧蚀W靶材的数值模拟 |
| 5.2.1 双脉冲条件下W等离子体动力学演化 |
| 5.2.2 不同激光能量对应双脉冲激光烧蚀W等离子体的动力学对比 |
| 5.2.3 双脉冲条件下W等离子体屏蔽效应 |
| 5.2.4 双脉冲条件下W等离子体发射光谱 |
| 5.3 共轴双脉冲烧蚀Mo靶材的数值模拟 |
| 5.3.1 双脉冲和单脉冲的Mo等离子体动力学对比 |
| 5.3.2 双脉冲W等离子体与Mo等离子体的动力学对比 |
| 5.3.3 不同激光能量对应双脉冲激光烧蚀Mo等离子体的动力学对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）飞秒纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光诱导击穿光谱技术概述 |
| 1.2 激光诱导击穿光谱技术的发展历史 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 激光诱导击穿光谱技术的特点 |
| 1.3.1 激光诱导击穿光谱技术的优点 |
| 1.3.2 激光诱导击穿光谱技术的缺点 |
| 1.4 激光诱导击穿光谱技术的应用领域 |
| 1.5 论文的框架和内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 激光诱导击穿光谱技术的基本理论 |
| 2.1 激光诱导等离子体的产生过程 |
| 2.2 激光诱导等离子体的作用机制 |
| 2.2.1 激光诱导等离子体的吸收机制 |
| 2.2.2 激光诱导等离子体的辐射机制 |
| 2.3 谱线展宽机制 |
| 2.3.1 Stark展宽 |
| 2.3.2 Doppler展宽 |
| 2.3.3 自然展宽 |
| 2.3.4 仪器展宽 |
| 2.3.5 共振展宽 |
| 2.4 等离子体特征参数及求解方法 |
| 2.4.1 激光诱导等离子体温度的求解方法 |
| 2.4.2 激光诱导等离子体电子密度的求解方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光诱导击穿光谱技术的增强方法 |
| 3.1 空间约束-激光诱导击穿光谱技术 |
| 3.2 预加热-激光诱导击穿光谱技术 |
| 3.3 样品表面与焦点之间距离对LIBS光谱的影响 |
| 3.4 双脉冲激光诱导击穿光谱技术 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 飞秒纳秒双脉冲激光诱导硅等离子体光谱 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 飞秒纳秒DP-LIBS光谱 |
| 4.2.2 飞秒纳秒DP-LIBS与飞秒SP-LIBS、纳秒SP-LIBS的对比 |
| 4.2.3 飞秒激光传播过程中非线性效应对实验结果的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 飞秒纳秒双脉冲激光诱导铜等离子体光谱 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 铜样品的发射光谱 |
| 5.2.2 等离子体温度和电子密度 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 飞秒纳秒双脉冲激光诱导PMMA等离子体光谱 |
| 6.1 实验装置 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（6）压强对纳秒激光诱导空气等离子体光谱特性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 激光诱导等离子体理论 |
| 2.1 等离子体产生机理 |
| 2.2 等离子体诊断方式 |
| 2.2.1 光学阴影法 |
| 2.2.2 干涉法 |
| 2.2.3 探针法 |
| 2.2.4 光谱法 |
| 2.2.5 高速照相法 |
| 2.3 光谱谱线的展宽机制 |
| 2.3.1 自然展宽 |
| 2.3.2 碰撞展宽 |
| 2.3.3 多普勒展宽 |
| 2.3.4 斯塔克(Stark)展宽 |
| 2.3.5 仪器展宽 |
| 2.4 等离子体物理参数的测量 |
| 2.4.1 等离子体电子密度 |
| 2.4.2 等离子体电子温度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 空气等离子体产生阈值特性 |
| 3.1 等离子体产生阈值评定方法 |
| 3.2 聚焦透镜角度对空气等离子体产生阈值 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验结果分析 |
| 3.3 激光发散角对空气等离子体产生阈值的影响 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 实验结果分析 |
| 3.4 环境压强对空气等离子体产生阈值的影响 |
| 3.4.1 实验装置 |
| 3.4.2 环境压强对空气等离子体产生阈值的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空气等离子体光谱特性 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.2 空气等离子体线状光谱指认 |
| 4.3 空气等离子体光谱的时空演化 |
| 4.3.1 空气等离子体光谱的时间分辨光谱 |
| 4.3.2 空气等离子体光谱的角度分布 |
| 4.4 激光能量对空气等离子体光谱特性的影响 |
| 4.5 环境压强对空气等离子体光谱特性的影响 |
| 4.5.1 不同压强下空气等离子体光谱分析 |
| 4.5.2 不同压强下空气等离子体电子密度 |
| 4.5.3 不同压强下空气等离子体电子温度 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 空气等离子体羽体特性 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 空气等离子体羽体的时间演化 |
| 5.3 激光能量对空气等离子体羽体的影响 |
| 5.4 空气等离子体羽体随环境压强变化情况 |
| 5.5 空气等离子体羽体随聚焦透镜角度变化情况 |
| 5.5.1 实验装置 |
| 5.5.2 实验结果分析 |
| 5.6 空气等离子体羽体不同组分光分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）脉冲激光诱导铝等离子体的近红外光谱特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光诱导等离子体 |
| 1.2 激光诱导等离子体辐射特性 |
| 1.2.1 激光诱导等离子体辐射的时间分辨特性 |
| 1.2.2 激光诱导等离子体辐射的空间分辨特性 |
| 1.3 等离子体辐射研究进展 |
| 1.3.1 极紫外辐射研究进展 |
| 1.3.2 可见光辐射的研究进展 |
| 1.3.3 红外辐射的研究进展 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 激光诱导等离子体基础理论 |
| 2.1 激光与物质相互作用 |
| 2.1.1 激光等离子体的产生以及辐射机制 |
| 2.1.2 等离子体屏蔽效应 |
| 2.2 光谱增强技术 |
| 2.3 双脉冲光谱信号增强机制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单脉冲纳秒激光诱导铝等离子体红外光谱特性研究 |
| 3.1 单脉冲实验装置与参数 |
| 3.2 实验所用仪器 |
| 3.2.1 激光器 |
| 3.2.2 光谱仪 |
| 3.2.3 三维平移台 |
| 3.3 脉冲激光诱导铝等离子体的红外光谱指认 |
| 3.4 脉冲能量对铝等离子体红外辐射的影响 |
| 3.5 环境气体压强对铝等离子体红外辐射的影响 |
| 3.6 透镜到靶材表面的距离对铝等离子体红外辐射的影响 |
| 3.7 探测角度对铝等离子体红外辐射的影响 |
| 3.8 激光波长对铝等离子体红外辐射的影响 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 双脉冲纳秒激光诱导铝等离子体红外光谱特性研究 |
| 4.1 双脉冲激光诱导击穿光谱技术 |
| 4.2 双脉冲实验装置及参数 |
| 4.3 双脉冲延时对铝等离子体红外光谱信号的影响 |
| 4.4 不同能量配置对双脉冲铝等离子体红外辐射的影响 |
| 4.5 环境气体压强对双脉冲铝等离子体红外光谱的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）面向火星应用的远程LIBS及Raman探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和科学意义 |
| 1.2 论文主要研究内容和创新点总结 |
| 1.2.1 主要研究内容 |
| 1.2.2 创新点总结 |
| 1.3 火星探测的发展历程 |
| 1.4 LIBS-Raman主动光谱联用技术 |
| 1.4.1 国外研究进展 |
| 1.4.2 国内研究进展 |
| 1.5 火星探测领域中的LIBS-Raman技术 |
| 1.5.1 国外研究进展 |
| 1.5.2 国内研究进展 |
| 1.6 论文章节安排 |
| 第2章 火星表面激光诱导击穿光谱探测原理和数据处理方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光诱导击穿光谱技术的物理原理 |
| 2.3 中国2020 火星物质成分分析仪(MarSCoDe) |
| 2.3.1 火星表面成分探测仪工作原理和主要参数 |
| 2.3.2 火星环境载荷生存问题 |
| 2.3.3 仪器特点及科学目标 |
| 2.4 MarSCoDe的 LIBS数据分析 |
| 2.4.1 LIBS数据预处理 |
| 2.4.2 LIBS数据的定量分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 火星LIBS仪器定标及在轨校正方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 仪器定标 |
| 3.1.2 在轨校正 |
| 3.2 MarSCoDe仪器入轨前定标 |
| 3.2.1 光谱定标 |
| 3.2.2 辐射定标 |
| 3.3 粒子群优化的在轨光谱波长校正 |
| 3.3.1 粒子群优化的波长校正 |
| 3.3.2 校正结果 |
| 3.3.3 在轨波长校正的使用建议 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于MarSCoDe光谱数据的物质成分分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结合红外吸收光谱的矿物种类判定 |
| 4.3 LIBS光谱的定性和定量建库与分析 |
| 4.3.1 元素种类分析样本建库 |
| 4.3.2 定量分析样品建库 |
| 4.4 矿物亚类成分分析方法 |
| 4.4.1 使用LIBS进行亚类矿物含量分析 |
| 4.4.2 靶材制备 |
| 4.4.3 数据分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 面向火星应用的LIBS-Raman分析技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 拉曼光谱技术的物理原理 |
| 5.3 LIBS-Raman联用系统 |
| 5.3.1 LIBS-Raman联用测试系统 |
| 5.3.2 LIBS-Raman测试系统的工作参数 |
| 5.4 火星模拟条件下的样品测试舱 |
| 5.5 LIBS-Raman联用系统的数据预处理 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于远程LIBS-Raman光谱技术分析矿物组成 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品选择 |
| 6.3 按照LIBS光谱区分矿物 |
| 6.4 按照Raman光谱区分矿物 |
| 6.5 LIBS-Raman联合分析的结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）自吸收免疫激光诱导击穿光谱理论与技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光诱导击穿光谱概述 |
| 1.1.1 发展历史 |
| 1.1.2 研究现状 |
| 1.2 激光诱导击穿光谱基本原理 |
| 1.2.1 激光诱导等离子体产生及演化 |
| 1.2.2 激光诱导等离子体的谱线特征 |
| 1.2.3 定量分析原理 |
| 1.2.4 应用瓶颈 |
| 1.3 自吸收效应 |
| 1.4 自吸收的研究及消除方法 |
| 1.4.1 自吸收研究现状 |
| 1.4.2 传统消除方法 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 激光诱导击穿光谱自吸收机理研究 |
| 2.1 自吸收机理研究 |
| 2.1.1 谱线属性与自吸收关系 |
| 2.1.2 等离子体特征属性与自吸收关系 |
| 2.1.3 自吸收量化评估 |
| 2.2 自吸收表征及演化 |
| 2.2.1 自吸收系数法 |
| 2.2.2 光学深度系数法 |
| 2.3 自吸收量化表征等离子体参数 |
| 2.3.1 理论分析 |
| 2.3.2 实验验证 |
| 2.3.3 适用性及误差分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 自吸收免疫激光诱导击穿光谱理论研究 |
| 3.1 SAF-LIBS理论 |
| 3.1.1 光学薄等离子体判据 |
| 3.1.2 准光学薄时间窗口选取 |
| 3.1.3 SAF-LIBS理论推导 |
| 3.2 SAF-LIBS双线强度比值演化 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 自吸收免疫激光诱导击穿光谱技术研究 |
| 4.1 SAF-LIBS定量分析技术 |
| 4.1.1 SAF-LIBS的实现 |
| 4.1.2 SAF-LIBS理论验证 |
| 4.1.3 SAF-LIBS定量分析实验 |
| 4.1.4 适用性及局限性 |
| 4.2 共振/非共振双线SAF-LIBS定量分析技术 |
| 4.2.1 共振及非共振谱线原理 |
| 4.2.2 共振/非共振双线SAF-LIBS的实现 |
| 4.2.3共振/非共振双线SAF-LIBS定量分析实验 |
| 4.2.4 适用性及局限性 |
| 4.3 SAF-LIBS谱线快速选择准则 |
| 4.3.1 双线强度比值演化趋势研究 |
| 4.3.2 谱线快速选择准则 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（10）遥测LIBS系统中样品位置波动对光谱特征参数影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 LIBS技术 |
| 1.3 LIBS技术研究现状 |
| 1.3.1 固体样品的检测 |
| 1.3.2 液体样品的检测 |
| 1.3.3 气体样品的检测 |
| 1.3.4 其他状态样品的检测 |
| 1.4 遥测LIBS技术 |
| 1.4.1 遥测LIBS技术研究现状 |
| 1.4.2 遥测LIBS技术关键因素 |
| 1.5 论文的主要内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 激光诱导击穿光谱(LIBS)技术 |
| 2.1 LIBS技术基本原理和实验装置 |
| 2.1.1 激光器 |
| 2.1.2 光谱仪 |
| 2.1.3 脉冲延时系统 |
| 2.2 激光诱导等离子体的形成和物理特性 |
| 2.2.1 激光诱导等离子体形成 |
| 2.2.2 激光诱导等离子体物理特性 |
| 2.3 激光诱导击穿光谱技术的影响因素 |
| 2.3.1 自吸收效应 |
| 2.3.2 基体效应 |
| 2.3.3 激光能量 |
| 2.3.4 延迟时间 |
| 2.3.5 样品位置波动 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 遥测LIBS系统样品位置波动对光谱特征参数的影响 |
| 3.1 实验过程 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 共轴Schwarzschild望远镜系统 |
| 3.2.2 载有凸面镜的电动平移台 |
| 3.2.3 激光器 |
| 3.2.4 光谱仪 |
| 3.2.5 碳钢样品 |
| 3.3 数据处理 |
| 3.4 实验结果与讨论 |
| 3.4.1 发射光谱强度变化 |
| 3.4.2 元素特征谱线变化 |
| 3.4.3 等离子体温度变化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 遥测LIBS系统样品位置波动允差的确定 |
| 4.1 特征光谱重复性变化 |
| 4.2 光谱相似度变化 |
| 4.3 光谱采集的最佳相似度确定 |
| 4.4 样品位置波动允差 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结和展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
四、激光击穿大气等离子体的光谱实验研究（论文参考文献）
- [1]激光诱导击穿光谱增强特性及定量分析研究[D]. 孙冉. 中北大学, 2021(09)
- [2]基于激光诱导击穿光谱技术的水中重金属元素铜和铬检测分析[D]. 韩艳丽. 沈阳理工大学, 2021(01)
- [3]光纤端面出射纳秒脉冲激光驱动微球的机理与实验研究[D]. 吴霄. 哈尔滨工程大学, 2020(06)
- [4]脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料等离子体动力学和发射光谱数值模拟[D]. 付彩龙. 大连理工大学, 2020(07)
- [5]飞秒纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱[D]. 王莹. 吉林大学, 2020(08)
- [6]压强对纳秒激光诱导空气等离子体光谱特性的影响[D]. 刘家合. 长春理工大学, 2020(01)
- [7]脉冲激光诱导铝等离子体的近红外光谱特性研究[D]. 马彦明. 长春理工大学, 2020(01)
- [8]面向火星应用的远程LIBS及Raman探测技术研究[D]. 袁汝俊. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [9]自吸收免疫激光诱导击穿光谱理论与技术研究[D]. 侯佳佳. 山西大学, 2020(12)
- [10]遥测LIBS系统中样品位置波动对光谱特征参数影响的研究[D]. 王广谦. 安徽大学, 2020(07)